Skip links

Druk 3D – rodzaje filamentów i wykorzystanie

Ogólne informacje o filamentach

Filamenty do drukarek 3D produkowane są z termoplastycznych tworzyw. Niektóre z nich syntezowane są od początku do końca na bazie sztucznych substancji laboratoryjnych. Inne, jak choćby popularne filamenty PLA, powstają na bazie surowców pochodzenia naturalnego. Wszystkie przyjmują postać cienkiego, długiego (nawet kilkusetmetrowego) włókna nawiniętego na szpulę.

Mimo zbliżonego wyglądu (włókno o średnicy najczęściej 1,75 mm), poszczególne materiały istotnie różnią się między sobą. Dobór filamentu o odpowiednich właściwościach stanowi podstawowy warunek sukcesu w druku 3D – dzięki temu wydrukowany element będzie mógł spełniać swoją funkcję dekoracyjną, użytkową lub funkcjonalną (np. w ruchomych mechanizmach). Warto pamiętać, że oprócz wymienionych, na rynku znajdziemy też m.in. filamenty z włóknem węglowym lub szklanym, a nawet filamenty drewnopodobne.

PLA

Jeden z dwóch najpopularniejszych materiałów do druku 3D w technologii FDM. W odróżnieniu od ABS, PLA jest biodegradowalny i wywodzi się z naturalnych składników takich jak skrobia kukurydziana czy trzcina cukrowa (dzięki czemu zasłużył sobie na miano zielonego plastiku). Należy jednak pamiętać, że biodegradowalność PLA oznacza, że zbiodegraduje się ono “kiedyś“, a nie że “zniknie po“. Niestety często wykorzystuje się tą właściwość materiału jako slogan reklamowy, nie mający zbyt wielkiego związku z rzeczywistością.

Materiał nie wydziela tak szkodliwych oparów podczas procesu drukowania jak inne tworzywa sztuczne, dlatego może być stosowany w pomieszczeniach w których przebywają ludzie np. podczas zajęć edukacyjnych w szkołach. Niemniej jednak pomieszczenie, w którym odbywa się drukowanie, wciąż musi być wentylowane.

Jego cechy charakterystyczne to:

  • Idealny do wydruków o charakterze pokazowym, prototypów – również w dużych rozmiarach,
  • nieduży skurcz materiału – podgrzewany stół nie jest koniecznością,
  • dobra wytrzymałość (jednak mniejsza niż w przypadku ABS),
  • możliwość odkształceń pod wpływem wysokich temperatur,
  • ograniczona elastyczność,
  • stosunkowo niska temperatura druku (180-220°C),
  • jest nierozpuszczalny.

Kiedy należy używać filamentu PLA?

W takim przypadku lepszym pytaniem może być: W porównaniu z innymi rodzajami filamentów PLA jest kruchy, więc unikaj jego używania podczas robienia przedmiotów, które mogą być wielokrotnie zginane, skręcane lub upuszczane, takich jak obudowy telefonów, zabawki o wysokim zużyciu lub uchwyty narzędziowe.

Należy również unikać używania go z przedmiotami, które muszą wytrzymać wyższe temperatury, ponieważ PLA ma tendencję do deformowania się w pobliżu temperatur 60 ° C lub wyższych. We wszystkich innych zastosowaniach PLA stanowi dobry wybór.

Typowe wydruki obejmują modele, zabawki o niskim zużyciu, części prototypowe i pojemniki.

Filamenty PLA Pro

Podobne właściwości do „czystego” polilaktydu ma jego udoskonalona wersja, oferowana na rynku jako filamenty PLA Pro. Wykonane z nich modele charakteryzują się trwałością i odpornością na działanie wody, nie wypaczają się i są niepalne. O ile jednak w przypadku filamentów PLA istnieje pewne ryzyko kurczenia się modelu pod wpływem niższej temperatury, o tyle przy zastosowaniu wersji Pro można nawet całkowicie zrezygnować z podgrzewania stołu roboczego. Udoskonalony materiał bazowy jest gładszy od swojego poprzednika, ma wyższą odporność na pękanie (przewyższającą nawet inny trwały filament – ABS) i w przeciwieństwie do „zwykłego” PLA poddaje się obróbce poprzez wiercenie. Zarówno filamenty PLA, jak i PLA Pro stosuje się powszechnie do realizacji projektów amatorskich i półprofesjonalnych, druku figurek oraz różnych przedmiotów codziennego użytku.

ABS

Kopolimer termoplastyczny, cieszący się dużą popularnością jako filament ze względu na jego trwałość przy stosunkowo niskim koszcie.

ABS może nastręczać problemów podczas procesu druku ze względu na duży skurcz materiału. Aby temu zapobiec stosuje się dość wysoką temperaturę wytwarzania (240-260°C) oraz podgrzewany stół roboczy (80-110°C). Dobrym rozwiązaniem zapewniającą wysoką jakość wydruków są drukarki z zabudowaną komorą roboczą, gdzie utrzymuje się względnie stała, wysoka temperatura, co pozytywnie wpływa na zachowanie się materiału.

Materiał jest sztucznym polimerem – podczas procesu uwalniane są intensywne opary, które mogą być szkodliwe w dla ludzi i zwierząt. Jeśli decydujesz się na wykonywanie wydruków z ABS musisz zapewnić dobra wentylację pomieszczenia, w której odbywa się drukowanie.

Jego cechy charakterystyczne to:

  • Wysoka wytrzymałość,
  • świetnie sprawdza się w przygotowywaniu części ruchomych,
  • lepsza odporność temperaturowa niż w przypadku PLA,
  • elastyczniejszy niż PLA,
  • rozpuszczalny w acetonie,
  • problematyczny podczas procesu druku – wysoki skurcz materiału.

Filamenty smart ABS

Akrylonitrylo-butadieno-styren doczekał się kolejnej, udoskonalonej „wersji”. W ten sposób powstały filamenty smart ABS. Za ich stworzenie odpowiada polska marka Spectrum. Modele drukowane z użyciem filamentów smart ABS są wytrzymałe, odporne na zarysowania czy pękanie pod wpływem uderzenia. Co więcej, zmniejszona została także tendencja tworzywa do kurczenia się pod wpływem niskiej temperatury. Dzięki temu o wiele łatwiej jest utrzymać pożądane wymiary detalu. Powierzchnia elementów wydrukowanych z filamentów smart ABS jest gładsza niż w przypadku jego poprzednika, można zatem zrezygnować z wygładzania jej oparami acetonu (co okazywało się czasem niezbędne w przypadku ABS). Zarówno detale wykonane z „czystego” akrylonitrylo-butadieno-styrenu, jak i jego udoskonalonego następcy sprawdzają się doskonale w ruchomych mechanizmach i tych elementach konstrukcji, które narażone są na działanie różnorodnych sił.

PETG

Materiał poliestrowy (wytwarzany z PET i Glicerolu) o szerokim wachlarzu zastosowań – po otrzymaniu stosownych certyfikacji może mieć np. kontakt z żywnością. PETG, w przeciwieństwie do powyższych materiałów, został opracowany na potrzeby druku 3D poprzez modyfikację tworzywa, z którego powstają plastikowe opakowania (PET).

Główną zaletą PETG jest połączenie elastyczności z wysoką wytrzymałością materiału. Podczas procesu drukowania materiał wykazuje bardzo dobrą przyczepność kolejnych warstw, nie uwalniając przy tym szkodliwych oparów.

Jego cechy charakterystyczne to:

  • Dobre własności wytrzymałościowe – odporny na uderzenia,
  • niewielki skurcz materiału podczas druku (wymaga jednak podgrzewanego stołu),
  • elastyczny,
  • nierozpuszczalny,
  • umiarkowanie trudny w użyciu – wymaga dobrania odpowiednich parametrów.

Nylon

Co to jest nylon?

Nylon, popularna rodzina syntetycznych polimerów wykorzystywanych w wielu zastosowaniach przemysłowych. W porównaniu z większością innych popularnych rodzajów filamentów do drukarek 3D, plasuje się na pierwszym miejscu pod względem wytrzymałości, elastyczności i trwałości.

Jego cechy charakterystyczne to:

  • Lekki i wytrzymały,
  • dobra jakość wykończenia powierzchni,
  • elastyczny i odporny na ścieranie,
  • odpowiedni do wytwarzania detali dobrze znoszących obciążenia mechaniczne (np. koła zębate, łożyska),
  • zakres temperatur pracy 240-260°C,
  • nierozpuszczalny,
  • wydziela szkodliwe opary w procesie druku,
  • umiarkowanie trudny w użyciu – wymaga dobrania odpowiednich parametrów.

Więcej informacji

Inną unikalną cechą tego filamentu do drukarki 3D jest to, że można go barwić przed lub po procesie drukowania. Negatywną stroną tego jest to, że nylon, podobnie jak PET-G, jest higroskopijny, co oznacza, że ​​pochłania wilgoć, więc pamiętaj o przechowywaniu go w chłodnym, suchym miejscu, aby zapewnić lepszą jakość wydruków.

Kiedy powinno używać się nylonu?

Korzystając z wytrzymałości, elastyczności i trwałości nylonu, sprawdza się do tworzenia narzędzi, funkcjonalnych prototypów lub części mechanicznych (takich jak zawiasy, sprzączki lub koła zębate).

HIPS

Biodegradowalne tworzywo używane powszechnie do produkcji opakowań przystosowanych do kontaktu z żywnością. Jako materiał do druku 3D nie wykazuje negatywnych reakcji ludzi lub zwierząt. Materiał stosowany często przy wydrukach dwugłowicowych do wytwarzania podpór, gdyż rozpuszcza się pod wpływem limonenu.

Ze względu na komplikacje występujące podczas procesu wytwarzania detalu (podwijanie się materiału czy słaba przyczepność) praca z materiałem bywa trudna – koniecznością jest podgrzewany stół w drukarce 3D.

Jego cechy charakterystyczne to:

  • Trwałość
  • niska elastyczność,
  • możliwość kontaktu z żywnością,
  • rozpuszczalny w wybranych roztworach chemicznych,
  • najczęściej stosowany jako materiał podporowy dla ABS,
  • może sprawiać problemy w trakcie druku 3D – wymaga podgrzewanego stołu oraz zamkniętej komory,
  • znaczący skurcz materiału podczas procesu.

Filamenty HIPS-X

Obok filamentów wykorzystywanych do drukowania elementów, które następnie mają stanowić osobny detal albo też część większego mechanizmu, istnieją również materiały stosowane jako pomocnicze w bardziej zaawansowanych wydrukach. To filamenty HIPS-X produkowane z wysoko udarowego polistyrenu. Tworzywo to całkowicie rozpuszcza się w D-limonenie, zatem można stosować je w drukarkach 3D do drukowania podpór w bardziej skomplikowanych elementach. Zasadniczy detal powstaje w takim przypadku najczęściej z filamentu ABS. Po drukowaniu model zanurza się w roztworze – podpórki z filamentu HIPS-X rozpuszczają się w ciągu kilkunastu godzin, a opracowywany element z ABS pozostaje nienaruszony.

Filamenty PETG

Materiałem do produkcji filamentów PETG jest politereftalan etylenu. To termoplastyczne tworzywo jest wodoodporne, niepodatne na zarysowania i sztywne. Wydrukowane z niego elementy mają gładką, błyszczącą powierzchnię. Korzystanie jest dosyć proste, dlatego z materiału tego chętnie korzystają nawet początkujący adepci druku przyrostowego. PETG stosować można w wielu urządzeniach, ma on uniwersalny charakter. Brak tendencji do skurczu w wyniku obniżania się temperatury sprawia, że wydruki nie podwijają się, a modele utrzymują zadane wymiary. Materiał ten ma bardzo wszechstronne zastosowanie.

Filamenty ASA

Materiałem do produkcji filamentów ASA jest akrylonitryl-styren-akrylan. To termoplastyczne tworzywo wykazuje się bardzo dużą odpornością na warunki środowiskowe, takie jak intensywne nasłonecznienie, wiatr, wahania temperatury czy wilgoć. Dlatego elementy wykonane na drukarce 3D przy użyciu filamentu ASA mogą być montowane na zewnątrz budynków, w pojazdach, narzędziach, stacjach pogodowych czy też instalacjach OZE. Przed zastosowaniem filamentu ASA warto zwrócić uwagę na rekomendacje producenta dotyczące optymalnej temperatury druku, ponieważ między poszczególnymi produktami dostępnymi na rynku występują spore różnice.

TPE, TPU, TPC (elastyczny)

Co to jest TPE?

Jak sama nazwa wskazuje, elastomery termoplastyczne (TPE) są zasadniczo tworzywami sztucznymi, o właściwościach gumowych, dzięki czemu są niezwykle elastyczne i trwałe. Jako taki, TPE jest powszechnie spotykany w częściach samochodowych, sprzęcie gospodarstwa domowego i artykułach medycznych.

Więcej informacji

W rzeczywistości TPE jest szeroką klasą kopolimerów (i mieszanin polimerów), ale mimo to jest stosowany do etykietowania wielu dostępnych na rynku rodzajów filamentów do drukarek 3D. Miękkie i rozciągliwe filamenty są odporne na testy, których nie tolerują ani ABS, ani PLA. Z drugiej strony drukowanie nie zawsze jest łatwe, ponieważ wytłaczanie TPE może być trudne.

Termoplastyczny poliuretan (TPU) jest szczególną odmianą TPE i sam jest popularnym filamentem do drukarek 3D. W porównaniu do zwykłego TPE, TPU jest nieco sztywniejszy – co ułatwia drukowanie. Jest również trochę bardziej trwały i lepiej zachowuje swoją elastyczność na zimno.

Kopoliester termoplastyczny (TPC) to kolejna odmiana TPE, choć nie tak powszechnie stosowana jak TPU. Podobnie pod wieloma względami do TPE, główną zaletą TPC jest jego wyższa odporność na chemikalia i promieniowanie UV, a także na ciepło (do 150 ° C).

Filamenty TPU mają wiele zalet:

  • Powierzchnia wykonanych z nich modeli nie ściera się i jest odporna na działanie wielu substancji chemicznych,
  • termoplastyczny poliuretan bardzo skutecznie wytłumia uderzenia oraz wstrząsy,
  • nadaje się do drukowania dedykowanych uszczelek, opon, etui na telefony, elementów narzędzi itp.

Kiedy należy używać filamentu TPE, TPU LUB TPC?

Używaj TPE lub TPU, do tworzenia obiektów, które wymagają dużego zużycia. Jeśli wydruk powinien się zgiąć, rozciągnąć lub skompresować, są to odpowiednie filamenty do drukarek 3D. Przykładowe wydruki mogą obejmować zabawki, etui na telefony lub urządzenia do noszenia (np. Opaski na rękę). TPC można stosować w tych samych kontekstach, ale sprawdza się szczególnie w trudniejszych warunkach, na przykład na zewnątrz.

PC (poliwęglan)

Co to jest PC?

Poliwęglan (PC), oprócz tego, że jest najsilniejszym filamentem do drukarek 3D przedstawionym na tej liście, jest wyjątkowo trwały i odporny zarówno na uderzenia fizyczne, jak i ciepło, jest w stanie wytrzymać temperatury do 110 ° C. Jest również przezroczysty, co wyjaśnia jego zastosowanie w przedmiotach komercyjnych, takich jak szkło kuloodporne, maski do nurkowania i ekrany elektroniczne.

Więcej informacji

Pomimo podobnych przypadków użycia, PC nie należy mylić z akrylem lub pleksi-szkłem, które pękają pod wpływem nacisku. W przeciwieństwie do tych dwóch materiałów, PC jest umiarkowanie elastyczny (choć nie tak bardzo jak nylon, na przykład), pozwalając mu zginać się, aż ostatecznie się odkształci.

Filament do drukarki 3D na PC jest higroskopijny, może wchłaniać wodę z powietrza, dlatego pamiętaj o przechowywaniu go w chłodnym, suchym miejscu, aby zapewnić lepszą jakość wydruków.

PVA

Co to jest PVA?

Alkohol poliwinylowy (PVA) jest rozpuszczalny w wodzie. Jego popularne zastosowania obejmują pojedyncze opakowania detergentów do zmywarek lub torby pełne przynęty na ryby.

Więcej informacji

Ta sama zasada dotyczy drukowania 3D, dzięki czemu PVA jest doskonałym materiałem pomocniczym w połączeniu z innym filamentem, jeśli mamy drukarkę dwugłowicową. Zaletą stosowania PVA, w porównaniu z HIPS, jest to, że można go drukować z innymi materiałami, niż tylko ABS.

Podczas przechowywania PVA należy zachować ostrożność, ponieważ nawet wilgoć w atmosferze może uszkodzić filament. Suche pudełka i woreczki z krzemionką są koniecznością, jeśli planujesz utrzymać szpulę PVA użyteczną w długim okresie.

Kiedy należy używać PVA?

Filament PVA to świetny wybór jako materiał podporowy dla skomplikowanych wydruków ze zwisami.

Kiedy należy używać filamentu woskopodobnego?

Jeśli odlewasz elementy z metali, filamenty woskopodobne, takie jak MOLDLAY, mogą zapewnić większą elastyczność dzięki możliwości bezpośredniego drukowania skomplikowanych i złożonych projektów 3D, które pasują do procesu odlewania metodą traconego wosku.

PP

Co to jest PP?

Polipropylen (PP) jest twardy, elastyczny, lekki, odporny chemicznie i bezpieczny dla żywności, co może tłumaczyć jego szeroki zakres zastosowań, w tym konstrukcyjne tworzywa sztuczne, opakowania do żywności, tekstylia i banknoty.

Więcej informacji

Niestety jako typ filamentu do drukarki 3D, PP jest notorycznie trudne do wydrukowania, co powoduje duże wypaczenie i słabą przyczepność warstw. Gdyby nie te problemy, PP prawdopodobnie walczyłby z PLA o tytuł najbardziej popularnego filamentu, biorąc pod uwagę jego silne właściwości mechaniczne i chemiczne.

Co ciekawe, ponieważ wiele przedmiotów gospodarstwa domowego jest wykonanych z PP, w rzeczywistości możliwy jest recykling starych śmieci i przekształcenie ich w nowy filament do drukarki 3D.

Kiedy należy używać filamentu PP?

Jeśli potrafisz utrzymać wypaczanie PP pod kontrolą, większość wydruków wymagających wytrzymałości i lekkości będzie pasować do PP. Należy jednak zauważyć, że chociaż materiał ten znajduje szerokie zastosowanie w opakowaniach materiałów eksploatacyjnych i lekarstw, ze względu na jego właściwości bezpieczne dla żywności, proces drukowania 3D FDM neguje to z setkami (jeśli nie tysiącami) linii warstw, na których bakterie mogą spędzać czas – najlepiej nie próbować.

Acetal (POM)

Co to jest włókno Acetalowe (POM)?

Polioksymetylen (POM), zwany także acetalem i delryną, jest dobrze znany ze swojego zastosowania jako tworzywa konstrukcyjnego, na przykład w częściach, które poruszają się lub wymagają wysokiej precyzji.

Więcej informacji

Acetal jako materiał znajduje powszechne zastosowanie jako koła zębate, łożyska, mechanizmy ustawiania ostrości i zamki błyskawiczne.

POM działa wyjątkowo dobrze w tego rodzaju zastosowaniach, ze względu na swoją wytrzymałość, sztywność, odporność na zużycie, a co najważniejsze, niski współczynnik tarcia. To dzięki tej ostatniej właściwości POM tworzy tak świetny filament do drukarki 3D.

W przypadku większości rodzajów filamentów do drukarek 3D na tej liście, istnieje znaczna różnica między tym, co powstaje w przemyśle, a tym, co można zrobić za pomocą drukarki 3D. W przypadku POM różnica ta jest nieco mniejsza; śliski charakter tego materiału oznacza, że ​​wydruki mogą być prawie tak funkcjonalne jak części produkowane masowo.

Podczas drukowania należy używać podgrzewanego stołu drukującego, ponieważ pierwsza warstwa nie zawsze chce się przyklejać.

Kiedy należy używać filamentu do drukarki 3D z Acetalem (POM)?

Wszelkie ruchome części, które muszą mieć niskie tarcie i wytrzymałość. Wyobrażamy sobie, że mechanizmy przekładniowe w projektach wykorzystujących silniki (takie jak samochody RC) mogą być polem właściwym dla POM.

PMMA (akryl)

Co to jest filament PMMA?

Słyszałeś kiedyś o polimetakrylanie metylu (PMMA)? Może nie. Co z akrylem lub pleksi? Zgadza się, mówimy o tym samym materiale, który jest najczęściej używany jako lekka, odporna na pękanie alternatywa dla szkła.

Więcej informacji

Drukowanie 3D za pomocą PMMA może być trochę trudne. Aby zapobiec wypaczeniu i zmaksymalizować przejrzystość, wytłaczanie musi być spójne, co wymaga wysokiej temperatury dyszy. Pomoże również zamknięcie komory roboczej drukarki, aby lepiej regulować chłodzenie.

Kiedy powinienem używać filamentu PMMA?

Sztywne, odporne na uderzenia i przezroczyste, użyj tego filamentu do drukarki 3D do wszystkiego, co powinno rozpraszać światło, niezależnie od tego, czy jest to szyba zastępcza, czy kolorowa zabawka. Po prostu nie używaj go do robienia czegokolwiek, co powinno się zginać, ponieważ PMMA nie jest bardzo elastyczny.

Sprawdź nas!

Jeżeli chcesz zapoznać się z naszymi realizacjami odwiedź nasze portfolio, a w przypadku stosowanych rozwiązań stronę poświęconą naszej technologii.

Chcesz wysłać zapytanie ofertowe? Pisz na info@stolmar.co